JPH03813A - 高強度改質ポリエステル繊維およびそれからなるシートベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高強度化した塩基性染料可染型の改質ポリエ
ステル繊維に関するもので、更に詳しくは、従来、塩基
性染料可染型改質ポリエステル繊維が利用されていなか
ったシートベルト、帆布等に有用な、高強度の塩基性染
料可染型改質ポリエステル繊維に関するものである。

［従来の技術］ ポリエステル（特にポリエチレンテレフタレート）繊維
は高強度、高モジュラスなどの機械的性質に優れ、かつ
寸法安定性が良好で耐光性等の耐久性にも優れることか
ら衣料用途のみならず産業用途にも巾広く利用されてい
る。かかる産業用途には機械的性質の面で有利な非改質
ポリエステル（ホモポリエステル）繊維が通常用いられ
、特にシートベルト用には高強度高タフネスポリエステ
ル繊維が用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら近年消費者の好みも多様化しシートベルト
などの産業用素材にもファッション化の要望が強くなっ
てきている。かかる要求に応えるためホモポリエステル
繊維に比べ染色性、発色性の良好な塩基性染料可染型の
改質ポリエステル繊維などの素材を利用し、異色惑（多
色感）やモク調を表現することが考えられている。

しかし従来の塩基性染料可染型の改質ポリエステル繊維
は高強度といわれるものでも、せいぜい、４．５ｇ／ｄ
の強度しかなく、産業用素材としては強度が不十分であ
った。

最近の産業用繊維のファッション化の要望に対して、従
来の非改質ポリエステル繊維のみで色柄を得ようとする
と、先染め糸を使用しなくてはならず、コストアップす
る。また、ポリエステル繊維とナイロン繊維を交織する
方法も考えられるが、強度、初期引張弾性率が小さくシ
ートベルトとして使用できない。さらにポリエステル繊
維と公知の塩基性染料可染型改買ポ９エステル繊維との
交織では塩基性染料可染型ポリエステル繊維の強度が低
く、機械的特性を満足するシートベルトが得られなかっ
た。

本発明の目的は、かかる問題を解決して、シートベルト
、帆布などの産業用繊維として必要な強度、初期引張弾
性率を満足し、かつファツション性に富む高強度改質ポ
リエステル繊維を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記した本発明の目的は１．１〜１．９モル％の金属ス
ルホネート基を含有するイソフタル酸成分を共重合した
改質ポリエステル繊維であって、極限粘度［η］が０．
６５以上、延伸強度が６．Ｏｑ／ｄ以上、下式で示され
る染！！量の温度依存係数（ＫＴ　）が２．０％／℃以
下であることを特徴とする、高強度改質ポリエステル繊
維によって達成できる。

以下に本発明をより詳細に説明する。

本発明の改質ポリエステルはエチレンテレフタレートを
主たるくり返し単位とし、金属スルホネート基を含有す
るイソフタル酸成分（以下Ｓ成分という）を１．１〜１
．９モル％共重合したポリエステルである。

Ｓ成分の含有量が１．１モル％未満では染色温度を上げ
ても満足できる染色性が得られない。

一方Ｓ成分の含有量が１．９モル％を越えると、Ｓ成分
による増粘作用のため溶融粘度が著しく高くなり、目的
とする高強度のポリエステル繊維を得ることができない
。かかる観点からＳ成分の含有量は１．３〜１．８モル
％が好ましい。

本発明において、金属スルホネート基を含有するイソフ
タル酸成分（Ｓ成分）とは次式で示される化合物であり
、具体的にはジメチル（５−ナトリウムスルホ）イソフ
タレート、ビス−２−ヒドロキシエチル（５−ナトリウ
ムスルホ）イソフタレート、ビス−４−ヒドロキシブチ
ル（５−ナトリウムスルホ）イソフタレート等が挙げら
れる。

（但しＭはＮａ、Ｌｉ、になどのアルカリ金属を示し、
ＡＳＡ’　は−Ｃ）（３または−（ＣＨ２）７ＥＯＨを
示す。πは２以上の整数を示す。）好ましい金属スルホ
ネート基を含むイソフタレート成分としては、ジメチル
（５−ナトリウムスルホ）イソフタレート、ビス−２−
ヒドロキシエチル（５−ナトリウムスルホ）イソフタレ
ートが挙げられる。

さ・らに本発明のポリエステルには、前記イソフタル酸
成分に加えグリコール成分を共重合していることが好ま
しい。グリコール成分を共重合することによりポリマー
の溶融粘度を下げることができるので高強度化に有利で
ある。ざらに非晶部分が増加するので染色性も向上する
。

好ましいグリコール成分の分子量の範囲は４００〜６０
００であり、分子量が４００未満のものは染色性向上効
果が小さく、かつグリコールの沸点が低いことに起因し
て重縮合反応中に系外へのグリコールの飛散が生じ、共
重合量を一定にすることが困難になる。一方分子量が６
０００を越えたグリコール成分は共重合したポリマーの
耐酸化分解性が悪化するとともにグリコール成分が均一
に共重合しにくい。

なおグリコール成分の分子量は４００〜２０００がより
好ましく、４００〜１０００が特に好ましい。

前記分子ｉＬ４００〜６０００のグリコール成分の代表
例としては、次式で示されるポリアルキレングリコール
等があげられる。

Ａ　（ＣｎＨ２ｎ　Ｏ）　ｘ　Ｈ （ＡはＣｍ　Ｈｚｍ−ｔｏまたはＯＨ，ｉは１〜１０、
ｎは２〜５、ｌは３〜１００） ポリアルキレングリコールとしては、両末端にＯＨ基を
有するポリエチレングリコールがより好ましい。

グリコール成分の共重合量は、得られるポリエステルに
対して、０．５〜１．９重量％の範囲が好ましい。この
範囲より少ないと染色性向上効果が小さくなり、この範
囲より多くなると染色物の耐光堅牢性および耐酸化分解
性の低下が大になる。このため、グリコール成分の共重
合量は０．７〜１．５重量％がより好ましい。

また前記共重合成分の他に通常のエステル交換触媒、重
合触媒、リン化合物やアルカリ金属塩なとのｎ］反応防
止剤、二酸化チタンなどのつや消し剤、着色防止剤、お
よび酸化分解防止剤などを含んでいてもよい。

特にアルカリ金属塩は副生ジエチレングリコール量の抑
制効果があり、また酸化分解防止剤はグリコール共重合
によるポリマーの酸化分解性悪化の抑制効果があり、使
用するのが好ましい。ざらに紫外線吸収剤等の耐候剤を
含有することが好ましい。

本発明の改質ポリエステル繊維の極限粘度［η］は０．
６５以上である必要がある。極限粘度が０．６５未満で
は、重合度が低いため、糸の耐久性が低く、特にシート
ベルトとして必要な寿命を満たさない。かかる理由から
本発明の改質ポリエステル繊維の極限粘度は０．７０以
上がさらに好ましい。

また本発明の改質ポリエステル繊維の強度は６、ＯＱ／
ｄ以上である必要がある。強度が６゜ＯＱ／ｄ未満では
、産業用、特にシートベルト用の繊維として必要な機械
的特性を満たさない。

このため本発明の改質ポリエステル繊維の強度は７．Ｏ
ｃ＋／ｄ以上であることがより好ましく、更には、８．
０ＣＩ／ｄ以上であれば特に好ましい。

本発明の改質ポリエステル繊維の染着量の温度依存係数
（ＫＴ）は２．０％／℃以下である必要がある。ここで
、Ｋ１は次式で示され、値が大きいほど、温度変化に対
する染＠量の変化が大きくなることを示すパラメータで
ある。

に丁が２．０を越えると染色工程での染色温度変化によ
る染着率変化が大ぎくなりすぎる。

例えば染料浴につけた後熱セットするシートベルトなど
の染色工程では、染色ムラが大きくなり製品として使用
できなくなるため、工業的な生産を考えると、ＫＴは２
．０以下である必要があり、１．７以下であることがよ
り好ましい。

ざらに本発明の改質ポリエステル繊維の非晶配向度πａ
は０．５２〜０．８５であることが好ましい。ここでπ
ａが０．５２より小さいと、得られる繊維の初期引張弾
性率が低くシートベルトとしだ時低モジュラスのベルト
しか得られず、ざらには、繊維の染＠量の温度依存係数
に１が２．０［％／”Ｃ］より大きくなる傾向にある。

このため延伸糸の非晶配向度は０．５２以上であること
が好ましい。また非晶配向度が０．８５を越えると、繊
維がフィブリル化し易くなり、撚糸の際の糸切れが増加
したり、耐久性が低下するので、延伸糸の非晶配向度は
０゜８５以下とするのが好ましい。

以上のごとく本発明のポリエステル繊維は、塩基性染料
に可染であるばかりか耐久性、高強度、安定した染着性
を有するので、従来、塩基性染料可染型ポリエステル繊
維が展開できなかった産業用途に初めて展開が可能にな
る。特にシートベルト用途に用いるとその効果が発揮さ
れる。シートベルト用に用いる際に、本発明のＷ！維と
染色性の異なる繊維とを交織すると、柄物、杢調が表現
できるので好ましい。本発明の繊維と染色性の異なる繊
維とは、塩基性染料に不染性の繊維をいい、特に第３成
分を共重合していないポリエステル繊維が好ましい。こ
こで、第３成分を共重合していないポリエステルとは、
通常のポリエチレンテレフタレートが好ましいが、本発
明の目的を逸脱しない範囲で含んでいてもよい。交織す
る場合は、交織率（ホモポリエステル繊維／本発明の高
強度改質ポリエステル繊維）を、３０／７０〜９８／２
とすることが好ましく、５０１５０〜９０／１０がさら
に好ましい。

本発明の高強度改質ポリエステル繊維は、具体的には次
のようにして製造できる。

１．１〜１．９モル％の金属スルホネート基を含有する
イソフタル酸成分、さらに好ましくは０．５〜１．９重
量％のポリアルキレングリコールを共重合したポリエチ
レンテレフタレートで、極限粘度０．５〜０．６程度の
ものを、溶融重合反応によって得た後、同相重合反応に
よりポリマーの極限粘度を０．８０以上まで高める。こ
の際固相重合時間を３０時間以下とすることが製糸性・
糸物性の点で好ましい。ここで、ポリマーの極限粘度が
０．８０より小さいと、紡糸時の熱分解・加水分解によ
り極限粘度が低下し、繊維の極限粘度が０．６５より小
さくなる。このため、ポリマーの極限粘度を０゜８０以
上とする。

このようにして得られたポリマーをエクストルーダー型
紡糸機を用い、紡糸温度２９０〜３１０℃で紡糸し、口
金下に温度２５０〜３５０℃、長さ１００〜３００ｍの
加熱筒を取り付は徐冷する。続いてチムニ−風を用い糸
条を冷却し、引取り後、あるいは連続して延伸を行なう
。

この時下記の各式を満足する条件下で紡糸することが、
ウースター斑が小さく、高強度化できる点で望ましい。

見掛は粘度　ηａ≦１０４　［ｐｏｉｓｅ　］ずり応力
　　　τ≦２００ｘｌＯ５［ｄｙ口／／　ｃｒ／ｌ　］ ずり速度　　　ｔ≦３０００　［ＳｅＣ”’　］なお、
すり速度は１０００〜２０００　［ＳｅＣ’　］でおる
ことがより好ましい。

以上のようにして得た未延伸糸を、入口側から出口側に
温度勾配を有する熱板を用いて延伸する。通常のホット
ロール延伸では安定な延伸が難しく、糸切れ、毛羽が多
いので温度勾配を有する熱板を用いる。

［実施例］ 以下実施例により本発明のポリエステル繊維を具体的に
説明する。なお実施例中の物性値については以下の方法
で測定した。

（ｌｆｆｌ限粘度［η］） オルソクロロフェノール２５°Ｃで測定した。

（染着層（染色性）） 評価すべき繊維から得られた筒編地をマラカイトグリー
ンしゆう酸塩（商標名・関東化学（株）製）５％ｏｗｆ
　、酢酸０．５Ｑ、’Ｑ、酢酸ナトリウム０．５ｃｃ／
１２からなる一定湿度（染色温度）の浴比１：１００の
熱水）６液中で６０分間染色を行なう。次いで、この筒
編地を引き上げた後の染色残液中の染料１１度を測定し
筒編地の染料吸尽率を求め、これを染着層（染色性）と
する。

（繊維の強度・伸度） 繊維の強度、伸度は標準状態の試験至で、東洋ボールド
ウィン（株）製の定速伸長形万能弓張試験機ＴＥＮＳＩ
ＬＯＮ　ＵＴ）Ｉ−ＩＩＩを使用して測定した。

但し、測定条件は、５　Ｋ９ｆ引張型ロードセルを用い
、つかみ間隔２５ｃｔｎ、引張速度３０ｃｍ１分、記録
紙の送り速度５０ｃｔｎ１分とした。

く非晶配向度πａ） 繊維の非晶配向度は、繊維の密度ρ［ｇ／ａｄ］と複屈
折△ｎを測定し、次の式により算出した。

ここで、　Δｎ：コンベンセータ〜法により測定した複
屈折 △ｎＣ：結晶の固有複屈折（０，２１２）△ｎａ：完全
非完全同品複屈折（０，１９９πＣ：広角Ｘ線散乱法に
より求めた、 結晶の配向度 χＣ：結晶化度 ρ：軽軽液型重液ｎ−ヘプタン／四塩 化炭素を用いた密度勾配管法によ り測定した密度［ｇ／−コ ρａ：完全非品の密度１．３３５　　［７／ｃｎ（］ρ
Ｃ：結晶の密度１．４５５　　［９／ｃｒ＋ｆ］（染＠
量の温度依存係数に丁） 染着ｌの温度依存係数ＫＴ　　［％／’Ｃ］は、染色温
度１１０°Ｃ及び、１３０℃での染着層（それぞれＭＩ
ＩＯ、Ｍ１３０　）を測定し、下式により算出した。

実施例１ ジメチルテレフタレート１５０Ｋｇ、エチレングリコー
ル９４　Ｋｇ、酢酸リチウム２水塩２１０９、酢酸マン
ガン４水塩３０ｇ、三酸化アンチモン６０ｙの混合物に
ジメチル（５−ナトリウムスルホ）イソフタレートＩＦ
（１，７モル％共重合）を添加し、エステル交換反応を
行なった。次いでトリメチルホスフェート６４．５９、
二酸化チタンを１６重量％含有したエチレングリコール
スラリーを８１０ｇおよび、分解防止剤であるイルガノ
ックス１０１０（チバガイギー社製＞１５０９を添加し
た後、缶内を５００ｗｎ　Ｈ（Ｊに減圧し２５Ｎｇのエ
チレングリコールを除去した。その後ポリエチレングリ
コール（分子量１０００）を１．０重量％添加し、重縮
合反応させた。得られたポリマーを、ざらに真空下で２
２５℃に保ち同相重合をおこない、［η」が０．８０と
０．９０の２種類のポリマーＳ：！！た。次いで前記各
ポリマーを下記第１表に示す条件で溶融紡糸した。この
紡糸特性における見掛は粘度はそれぞれ８２８３．９１
００［ｐｏｉｓｅ　］　、ずり応力はそれぞれ１５６Ｘ
ｌＯ５，１５９Ｘ　１０５ｄｙｎ　／ｃｎｉ、すり速度
はそれぞれ１７４０，１７８０ｓｅｃ　’でｆＦ）ツた
。

第　　１　　表 ［η］が０．８で必るポリマから得ら机た、前記未延伸
糸を、第２表に示した延伸条件で延伸し、１０００デニ
ール１９２フイラメントの延伸糸を得た。（第３表の実
験番号１）このとき第１ホツトロールと第２ホツトロー
ルの間に、全長１２０ｃｍで始端部から終端部まで等間
隔に１２０℃／１３５℃／１５６℃／１７６℃／１９８
℃／２３０℃となるように温度匂配をつけた熱板を設け
た。

第２表 ηａは、それぞれ、８２８３．９１００，９１００．６
９４０，９５１０　［ｐｏ　ｉ　ｓｅ］であった。各延
伸糸の糸物性、染色性及び、染着量の温度依存係数（Ｋ
、）を第３表に合わせて示した。なお実験番号２の延伸
糸の非晶配向度は０．６、初期引張弾性率は１４０ｑ／
ｄであった。

第３表 同様の延伸条件で、［η］が０．９であるポリマから延
伸糸を得た（第３表の実験番＠２．３）ここで実験番号
２と３は、延伸倍率をそれぞれ４．０倍、４．８倍とし
て得た。また、ジメチル（５−ナトリウムスルホ）イソ
フタレートの共重合量をそれぞれ１．１．１．９（モル
％）とした以外は実験番号１と同様の重合、紡糸、延伸
条件で、第３表の実験番号４．５の延伸糸を得た。

ここで実験番＠１〜５の紡糸時の見掛は粘度第３表から
明らかなように、本発明の要件を満足する実験番＠１〜
５の繊維はいずれも染色性が良好で、染着量の温度依存
係数（Ｋ、）も２．０以下であり、所望の強度の繊維が
得られた。実験番号１〜５のｗ４維をシートベルトとし
て評価したところ機械的特性・耐久性ともに優れ、染色
斑もなく良好な品位であった。

比較例１ 実施例１において１においてジメチル（５−ナトリウム
スルホ）イソフタレート（Ｓ成分）の共重合量を第４表
に示した伍に変更した。

第４表 実験番号１１はＳ成分の共重合量が少ないため、染色性
が低かった。逆にＳ成分の共重合量を２゜２モル％とし
た実験番号１２は、Ｓ成分の共重合量が多すぎ、染色性
は良好であるが、見掛は粘度（ηａ）が高くなり、紡糸
が困難で得られた繊維も低強度であった。

また、チップの［η］が０．６５であることを除いては
、実施例１と同様の方法で得られた比較例１の実験番＠
１３の繊維は強度が低かった。

比較例１の実験番号１３と同じ未延伸糸から延伸倍率を
変えて得られた、糸の極限粘度が本発明の下限以下であ
る第５表の実験番号１４は、Ｋ丁が本発明の範囲を越え
、シートベルトとして用いると染着斑が大きく満足な結
果は得られなかった。また、実験番＠１５は実験番号１
と同じ未延伸糸を使用したが、温度勾配をつけた熱板を
用いなかったため、延伸糸の非晶配向度が０．４９と低
く、Ｋ丁が本発明の範囲を越え、シートベルトの染着斑
が大きく満足な糸が得られなかった。

第５表 実施例２ 実施例１実験番号２の改質ポリエステル繊維（１０００
デニール１９２フイラメント）と通常のポリエステル１
ｌｌ（１０００デニール−１９２フイラメント東しく株
＞Ｖ＞を用いて交織率を８０　：　２０，５０　：　５
０．２０　：　８０と変えてシートベルトを作成した。

得られたベルトをカチオン染料浴につけ、次いで２００
℃で熱セットし、ひきつづいて分散染料浴にっけ２００
℃で熱セットを行なった。

こうして得られたシートベルトは改質ポリエステル繊維
がカチオン染料で、通常のポリエステル繊維は分散染料
でそれぞれ染色されており、２色に染め分けられた。こ
のように従来に無いファツション性を有し、良好な品位
、優れた機械的性質を有するシートベルトが得られた。

ただし、交織率（ホモポリエステル繊維／本発明の高強
度改質ポリエステル繊維＞２０／８０の番号６は若干耐
光面で劣るものであった。

第６表 り発明の効果１ 本発明による高強度改質ポリエステル繊維は、強度、モ
ジュラス、耐久性などの機械的特性に優れ、なおかつ、
染色性、発色性の良好な塩基性染料可染型繊維であるこ
とから、シートベルト等の産業用繊維として展開しうる
ちのでめる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）１．１〜１．９モル％の金属スルホネート基を含
   有するイソフタル酸成分を共重合した改質ポリエステル
   繊維であって、極限粘度 ［η］が０．６５以上、延伸糸強度が６．０ｇ／ｄ以上
   、下式で示される染着量の温度依存係数（Ｋ＿Ｔ）が２
   ．０％／℃以下であることを特徴とする、高強度改質ポ
   リエステル繊維。 Ｋ＿Ｔ＝（Ｍ＿１＿３＿０−Ｍ＿１＿１＿０）／２０（
   Ｍ＿１＿３＿０、Ｍ＿１＿１＿０：それぞれ染色温度１
   ３０℃、１１０℃での染着量）
2. （２）請求項（１）における改質ポリエステルが分子量
   ４００〜６０００の下式で示されるポリアルキレングリ
   コールを０．５〜１．９重量％共重合したものであるこ
   とを特徴とする、高強度改質ポリエステル繊維。 Ａ（Ｃ＿ｎＨ＿２＿ｎＯ）＿ｍＨ （ＡはＣ＿ｌＨ＿２＿ｌ＿＋＿１ＯまたはＯＨ、＿ｌは
   １〜１０、＿ｎは２〜５、＿ｍは３〜１００）
3. （３）請求項（１）および（２）における延伸糸の強度
   が７．０ｇ／ｄ以上であることを特徴とする高強度改質
   ポリエステル繊維。
4. （４）請求項（１）、（２）もしくは（３）の高強度改
   質ポリエステル繊維からなるシートベルト。
5. （５）請求項（１）、（２）もしくは（３）の高強度改
   質ポリエステル繊維と、前記繊維と染色性の異なるポリ
   エステル繊維とを交織してなるシートベルト。
6. （６）請求項（１）、（２）もしくは（３）の高強度改
   質ポリエステル繊維と第３成分を共重合していないポリ
   エステル繊維とを交織率７０／３０〜２／９８で交織し
   てなるシートベルト。